陳鵬課題組實現活細胞内的蛋白質钯催化偶聯

過渡金屬钯催化的交叉偶聯反應在現代有機合成化學中占有極為重要的地位。钯催化劑的開發和利用使得化學家在分子水平上操控化學反應的能力得到了空前提升，很多過去難于合成甚至無法合成的物質都得以創造出來，該方法也因此獲得了2010年的諾貝爾化學獎。将這一傳統意義上的有機小分子之間的化學反應拓展到生物大分子（如蛋白質）上，尤其是在活體細胞内進行這類反應目前還充滿挑戰。由于金屬配合物的毒性以及體内環境對催化劑活性的抑制，钯催化反應和絕大多數過渡金屬催化的有機反應都無法與活細胞體系兼容。

beat365官方网站陳鵬課題組最近在《美國化學會志》）發表了題為“Ligand-Free Palladium-Mediated Site-Specific Protein Labeling Inside Gram-Negative Bacterial Pathogens”的科研論文 (J. Am. Chem. Soc., Article ASAP，DOI: 10.1021/ja402424j)，報道了一種不需要配體的钯催化體系，能夠在活細胞内高效地催化蛋白質與小分子的偶聯反應。 

為了在蛋白質上實現钯催化的偶聯反應，該課題組發展了一個以綠色熒光蛋白為模型蛋白質的催化劑篩選平台，打破了以往隻能在小分子模型化合物上篩選用于蛋白質修飾的催化劑的局限，能夠同時監測目标反應在蛋白質上進行的效率和相應的催化劑毒性。通過這一策略，他們找到了一種簡單易得，且不需要配體的高效催化體系。該體系以硝酸钯作為催化劑，利用底物小分子上的短鍊聚乙二醇作為钯活性物種的自配體穩定劑，在不需要外加配體的情況下，很好地實現了溶液中蛋白質與小分子的交叉偶聯。進一步地，他們發現該催化體系具有良好的細胞膜穿透能力和極低的細胞毒性，成功實現了活體細胞内的蛋白質钯催化偶聯反應。此外，他們還利用這一技術對病原菌微生物當中的一種毒性蛋白進行了特異熒光标記，充分展示了該钯催化偶聯反應體系與蛋白質和活細胞的生物相容性。

陳鵬課題組一直緻力于活細胞内生物相容反應的開發和應用，除上述成果外，他們還與beat365深圳研究生院的合作者一道開發了利用光化學反應調節熒光素酶活性的方法，成功構建了活細胞内“光激活”的熒光素酶。該成果也于近期發表在《美國化學會志》） (“Mechanism-based design of a photo-activatable firefly Luciferase”, J. Am. Chem. Soc., Just Accepted, DOI: 10.1021/ja4013535).

上述工作得到了科技部、國家自然科學基金委，教育部及beat365-清華大學生命科學聯合中心的資助。